Separación de circonio y hafnio
¿Qué es el circonio?
Elcirconio, Zr, es un elemento de número atómico 40 y peso atómico 91,224. La mayor parte del circonio se produce refinando el mineral circón. La mayor parte del circonio se produce refinando el mineral circón. El Zr se aplica en la industria nuclear, ya que el circonio tiene una baja sección transversal de captura de neutrones. El Zr se consume en forma de zircaloys, normalmente, Zircaloy-2 y Zircaloy-4, para fabricar barras de combustible para reactores nucleares.
Dado que el circonio tiene muy buena resistencia a la corrosión química, las formas de circonio, como tubos y placas de circonio, se utilizan para fabricar equipos para la industria química. El Zr también se utiliza como aditivo para el acero y el óxido de circonio, a veces conocido como circonio, se emplea en la producción de cerámica.
¿Qué es el hafnio?
Elhafnio, que es el elemento que comparte el mismo grupo que el Zr, tiene una densidad más alta y una sección transversal de captura de neutrones mucho mayor. El contenido de impurezas de Hf debe ser muy bajo en los productos de zircaloy si se aplican en la industria nuclear.
¿Qué es el circón?
El circón, uno de los principales recursos de Zr puro, suele tener algo de Hf y la separación de Zr y Hf es extremadamente difícil. Como estos dos elementos pertenecen al mismo grupo, tienen propiedades químicas similares.
Normalmente, se aplica un método de extracción líquida para la separación del circonio y el hafnio y se han desarrollado varios sistemas. También se ha desarrollado la destilación de sal fundida para el proceso de separación. Sin embargo, todos los procesos anteriores son caros en comparación con los procesos comunes de purificación de metales. Además, el proceso de extracción líquida utiliza una gran cantidad de agua y genera muchos residuos.
Normalmente, no es necesario extraer todo el hafnio del circonio, a menos que se emita para la industria nuclear. Por tanto, los productos con bajo contenido en hafnio podrían ser difíciles de conseguir en el mercado normal. Aunque el proceso de reducción del circonio a partir de su lama mediante magnesio suele ser más barato, se sigue produciendo circonio puro de alta calidad en forma de barra de cristal de Zr. El precio de mercado de los materiales de circonio con bajo contenido en hafnio podría costar un 50~100% más en comparación con el circonio con alto contenido en Hf.
¿Cómo separar el hafnio y el circonio?
La extracción y purificación del circonio a partir del hafnio implica tres métodos principales, cada uno de ellos adaptado para conseguir el circonio de alta pureza necesario para industrias específicas. En primer lugar, la separación por pirólisis utiliza la diferencia de presión de vapor entre el circonio y el cloruro de hafnio a temperaturas o presiones elevadas. Este método ofrece un proceso de producción racionalizado, de gran eficacia y mínimo impacto medioambiental. Sustituye a múltiples etapas de producción, lo que lo convierte en un enfoque prometedor en la separación de circonio y hafnio.
Otra técnica eficaz es la extracción con disolventes, que emplea cuero de disolvente y diversos extractantes, como extractantes de cetona, que contienen fósforo y aminas. Este método destaca por su escalabilidad, sencillez y funcionamiento continuo. Está reconocido como un medio importante para separar el circonio y el hafnio debido a su capacidad de producción a gran escala, garantizando la consecución de los niveles de pureza necesarios que exigen diversas industrias.
La separación por intercambio iónico, aunque menos utilizada, consiste en separar el circonio y el hafnio mediante intercambio iónico. Su aplicación ha sido limitada, principalmente en pequeños volúmenes de producción. Por ejemplo, se empleó en la antigua Unión Soviética para separar el hafnio del material rico en hafnio obtenido mediante el método de recristalización de circonio y hafnio. Este óxido de hafnio purificado sirvió de precursor para la producción de hafnio esponjoso a nivel atómico. Estos distintos métodos proporcionan soluciones específicas para alcanzar los estrictos requisitos de pureza necesarios para las aplicaciones del circonio en diversos sectores. Para más información, visite https://www.samaterials.es/.
Conclusión
Stanford Advanced Materials ofrece barras cristalinas de circonio de gran pureza como fuente de Zr. Disponemos tanto de productos con bajo contenido en Hafnio como con alto contenido en Hafnio. El contenido de Hf de nuestras barras de cristal puede ser inferior a 250 ppm.
